(57)【要約】【課題】  面積階調方式を利用したプリンタにおいて利用することができる、周期構造や粒状性等のテクスチャが目立たず、かつ階調性に優れた階調表現方法を得ること。【解決手段】  面積階調方式プリンタにおけるＡＭスクリーンによる階調表現方法において、ＡＭスクリーンの網点として同面積で形状の異なるドットを用意しそれらを異なった階調値に割り当てるようにする。例えば、ドット集中型閾値マトリクスを用いたディザ法を用い、ドット面積は同じでも形状が異なる二つ以上の閾値マトリクスを用意し、階調に対応して閾値マトリクスを選択するようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＭスクリーンの網点用デジタルデータとして同面積で形状の異なるドットを用意しそれらを異なった階調信号値に割り当てることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
ドット集中型閾値マトリクスを用いたディザ法を用い、ドット面積は同じでも形状が異なる二つ以上の閾値マトリクスを用意し、階調信号値に対応して閾値マトリクスを選択することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
画像形成が電子写真によることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
ＡＭスクリーンの網点用デジタルデータとして、同面積で形状の異なるドットを用意しそれらを異なった階調信号値に割り当てることにより画像形成装置における階調数を増やすことを特徴とする階調表現方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は面積階調画像を形成する画像形成装置およびそのための階調表現方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真やインクジェット、印刷のハーフトーンとして用いられているＡＭスクリーンは各網点の間隔を一定として各網点の大小で色の濃淡を表現するが、ＡＭスクリーンを高線数化する（単位長さ当たりの網点数を増やす＝網点間隔を小さくする）ことにより、網点間隔が小さくなるので解像感の高い画像を得ることができる。しかし高線数化することにより、網点間隔すなわちＡＭスクリーンの単位セルが小さくなり、単位セルが小さいと含まれる画素数が減り表現できる階調数が減るので、結果として階調表現力が悪くなる。
高線数で且つ階調表現力を向上させる方法として、一般にスーパーセル方式が用いられる。これは隣接した複数セルの集合（例．２×２の網点、３×３の網点、等）をグループ化して１単位のスーパーセルとし、スーパーセル内の各網点のドットにサイズの変調をかけることで階調表現力を改善する方法である。
例えば、網点の単位セルが５×５＝２５の画素（ｐｉｘｅｌ）の集まりで表されている場合、各網点のドット面積の２５階調を表現することしかできない。一方、スーパーセルが２×２の４個の網点からなる場合、スーパーセルの４個の網点（５×５×４＝１００の画素の集まり）により、４倍の１００階調を表現することができる。
しかしスーパーセル内の各網点のドットに変調をかけるため、スーパーセル単位の大きな周期パターンが発生する。結果として周期構造が目立ち、画質が低下する。またスーパーセル内の各網点のドットに変調をかけるため、粒状成分が発生し、これも画質の低下を引き起こす。
特許文献１：網点パターン発生方法：この特許は、網点パターン発生方法に関するものであり、低解像度プリンタで階調性を上げるためになされた発明である。方法として、基本パターンを複数まとめたブロックパターンを生成し、一単位パターン辺りの構成画素を増やして階調数を上げている。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−８７１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明は、電子写真やインクジェット等の面積階調方式を利用したプリンタにおいても利用することができ、周期構造や粒状性等のテクスチャが目立たず、かつ階調性に優れた階調表現方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明者は、デジタルデータとしては同じ面積率であってもドットの幾何形状の違いにより、電子写真等でプリントアウトしたときのマクロ濃度に差が生じる（ドットゲイン特性が変化する）現象を利用し、ドットサイズに変調を掛けずに階調表現力を改善することができることを見出した。すなわち、面積階調方式のＡＭスクリーンの網点のドットについて、デジタルデータとしてのドット面積としては同じであっても、ドットの形状が異なるときには、プリントアウトされた濃度がわずかに異なることに着目し、網点のドット面積のみでなく形状の差に基づいても階調性を割り振ることにより、階調性を上げることができることに気づき、本発明に到達した。
すなわち、本発明の課題は、以下の手段により達成される。
【０００６】
１）  ＡＭスクリーンの網点用デジタルデータとして同面積で形状の異なるドットを用意しそれらを異なった階調信号値に割り当てることを特徴とする画像形成装置。
２）  ドット集中型閾値マトリクスを用いたディザ法を用い、ドット面積は同じでも形状が異なる二つ以上の閾値マトリクスを用意し、階調信号値に対応して閾値マトリクスを選択することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
３）  画像形成が電子写真によることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
４）  ＡＭスクリーンの網点用デジタルデータとして、同面積で形状の異なるドットを用意しそれらを異なった階調信号値に割り当てることにより画像形成装置における階調数を増やすことを特徴とする階調表現方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、同じ面積率でもドットの幾何形状の違いにより、マクロ濃度に差が生じる現象を利用して、それらを異なった階調値に割り当てることによって、周期構造や粒状性を生じさせることなく、階調表現力を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明では、ＡＭスクリーンによる階調表現方法において、同面積で形状の異なるＡＭスクリーンの網点ドットを用意しそれらを異なった階調値に割り当てることを特徴とする。
すなわち、本発明では、ある濃度を表すＡＭスクリーンの各ドットの面積・形状は同一とするが、ほぼ同程度の濃度でありながら別の濃度を表すＡＭスクリーンの各ドットについてはその面積は先ほどと同一とするが、形状の異なるドットを用いるものである。幾何形状が異なることにより、画像形成装置によるプリント時のドットゲイン特性が変化し、ＡＭスクリーンを構成するドットの面積が同じでも画像形成装置によるプリントのマクロ濃度が変化するため、階調数を高めることができる。
具体的には、例えば以下のようにして、同面積で形状の異なるドットを異なった階調値に割り当てることができる。
（１）  連続階調画像をＡＭスクリーンによる面積階調画像に変換する際、ディザマトリクスを用い、ディザ法で変換する。
（２〉  その際、同面積率の各ドットは同面積・同形となるように閾値マトリクスＭ１を設計する。
（３）次に、別の閾値マトリクスＭ２，…を用意し、こちらも同面積率の各ドットは同面積・同形となるようにするが、閾値マトリクスＭ１と同面積の時はそのドット形状が異なるようにする。
（４）閾値マトリクスＭ１，Ｍ２，…の各面積率ａの画像形成装置による出力マクロ濃度をそれぞれＤ１（ａ），Ｄ２（ａ），…とおく。
（５）各マクロ濃度Ｄ１（ａ），Ｄ２（ａ），…を濃度の順に並び替える。
（６）出力すべきマクロ濃度が決まると、対応して閾値マトリクス、面積率がそれぞれ一つずつ選択される。選択した閾値マトリクスを用いて閾値処理を行い、面積階調画像に変換する。
【０００９】
なお、上記した例では、閾値マトリクスはＭ１，Ｍ２，…で３つ以上の場合も考慮しているが、閾値マトリクスをＭ１，Ｍ２の２つとする場合は、通常の閾値マトリクスＭ１のドットから真ん中の画素を除いたドットを１つ少ない画素数に対応させるようにして、閾値マトリクスＭ２を簡単に設計することができる。
【００１０】
以下、簡単のために、ＡＭスクリーンの網点の単位セルが５×５＝２５の画素の集まりで表されているとする。
【００１１】
ドット集中型閾値マトリクスを考える。５×５＝２５の画素からなる網点に例えば画素数８のドットを置いた場合、画素数が８という同面積のものでも、例えば図１に表されるように、別の形状のドットＭ１（８），Ｍ２（８），Ｍ３（８）となるよう各閾値マトリクスＭ１，Ｍ２，Ｍ３を設計することができる。
【００１２】
これらの各閾値マトリクスＭ１，Ｍ２，Ｍ３を用い、画素数を８にしてある程度広い面積（図２参照）を画像形成装置によりプリントアウトしたときのそれぞれのプリント濃度、すなわちそれぞれのマクロ濃度Ｄ１（８）、Ｄ２（８）、Ｄ３（８）は、実際には同一の濃度にはならず、例えば、Ｄ１（８）＜Ｄ２（８）＜Ｄ３（８）の順序となる。
【００１３】
同様に、５×５＝２５のピクセルからなる網点に例えば画素数７のドットを置いた場合、画素数が７という同面積のものでも、例えば図３に表されるように、各閾値マトリクスＭ１，Ｍ２，Ｍ３におけるドットは別形状のドットＭ１（７），Ｍ２（７），Ｍ３（７）となるように各閾値マトリクスＭ１，Ｍ２，Ｍ３を設計できる。
そして、各閾値マトリクスＭ１，Ｍ２，Ｍ３を用い、画素数を７にしてある程度広い面積（図４参照）を画像形成装置によりプリントアウトしたときの各マクロ濃度Ｄ１（７），Ｄ２（７），Ｄ３（７）も、実際には同一の濃度にはならず、例えば、Ｄ１（７）＜Ｄ２（７）＜Ｄ３（７）となる。
【００１４】
このようなこと、すなわちドットゲイン特性がドット形状により変化することが起きる理由としては、例えば電子写真プリンタのような画像形成装置においては、デジタルデータとしてはドットの面積率が同一であったとしても、ドット形状が異なることにより、画像露光された後の静電潜像の面積率や電位が異なってきたり、潜像の形状が異なること等によりトナーの付着具合に差が生じ、結果としてマクロ濃度に差が出ること等が考えられる。
【００１５】
上記した例では、５×５＝２５のピクセルからなる網点であったが、実際の装置では、一つの網点に含まれる画素数はより多いもの、例えば８×８＝６４の画素からなる網点、１０×１０＝１００の画素からなる網点等を用いることができる。
このように一つの網点に含まれる画素数が多くなると、画素数の大きいドットを置いた場合、同面積率のものでも別の形状のドットを種々設計することができるので、それらの中から、マクロ濃度に充分差がでる形状のものを、用いることができる。
また、例えば、各面積率に対し異なる形状のドットを２つあるいは３つ用意して、それらに基づいて閾値マトリクスを２つあるいは３つ設計すれば、階調表現性は約２倍ないし３倍高まることになるが、各マクロ濃度において各閾値マトリクスを必ずしも常に選択する必要はなく、階調表現性がスムーズになるように等、目的に応じて選択すべき閾値マトリクスを適宜取捨選択することもできる。
【００１６】
ところで、同一の画像形成装置においても、装置の動作条件によってはマクロ濃度の出方に差が出ることも考えられるので、同面積率のものでも場合によってはマクロ濃度が逆転すること、例えば上記のマクロ濃度Ｄ１（７）とＤ２（７）とが逆転してＤ１（７）＞Ｄ２（７）となることもあり得る。
また、上記した例では、５×５＝２５の画素数からなる網点であったが、網点に含まれる画素数をかなり多くした場合には、閾値マトリクスＭ３で画素数ｃのドットを置いた場合と、閾値マトリクスＭ１でそれより１つ多い画素数ｃ＋１のドットを置いた場合とで、それらのマクロ濃度がＤ３（ｃ）＞Ｄ１（ｃ＋１）と逆転することもあり得る。
【００１７】
そこで、マクロ濃度の順に並べる操作は、毎回装置を立ち上げるたびにその都度出力した各マクロ濃度を実際に測定して測定濃度順に並べるように設計することもできる。
【実施例】
【００１８】
１０×１０の行列の閾値マトリクスを用い、図１〜３に示したような方法で、３つの閾値マトリクスＭ１，Ｍ２，Ｍ３を設計した。カラー電子写真出力機Ｄｏｃｕ−ｃｏｌｏｒ１２５６ＧＡ（富士ゼロックス製、２４００ｄｐｉ）を用い、上記閾値マトリクスＭ１，Ｍ２，Ｍ３を、各面積率（ドットの画素）毎に１００×１００の網点で出力し、黒トナーで現像したプリント画像の、各マクロ濃度Ｄ１（ａ），Ｄ２（ａ），Ｄ３（ａ）を濃度計Ｘ−ｒｉｔｅで測定し、濃度の順に並び替えて、その中から適当な閾値マトリクスと面積率の組を選択して２５６階調とした。このように選択した閾値マトリクスと面積率の組を用いて閾値処理を行い、面積階調画像に変換することとした。
グレースケール１ｂｙｔｅグラデーション〔２５６階調〕（４８００ｐｉｘｅｌ×４８００ｐｉｘｅｌ）を上記閾値マトリクスと面積率の組を用いて４８００ｐｉｘｅｌ×４８００ｐｉｘｅｌ・Ｋ版網版画像に変換した。
面積階調画像に変換したグレースケール画像を上記のカラー電子写真出力機Ｄｏｃｕ−ｃｏｌｏｒ１２５６ＧＡ（富士ゼロックス製、２４００ｄｐｉ）にて出力したところ、滑らかなグラデーションを得ることができた。また、従来のスーパーセル方式網版を用いた場合と比較して、ドットの周期的パターンは目立たないものであった。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】各閾値マトリクスＭ１，Ｍ２，Ｍ３で同じ画素数８のときの別形状のドットＭ１（８），Ｍ２（８），Ｍ３（８）の例
【図２】各閾値マトリクスＭ１，Ｍ２，Ｍ３を用い画素数を８にしてある程度広い面積をプリントする例
【図３】各閾値マトリクスＭ１，Ｍ２，Ｍ３で別の画素数７のときの別形状のドットＭ１（７），Ｍ２（７），Ｍ３（７）の例
【図４】各閾値マトリクスＭ１，Ｍ２，Ｍ３を用い画素数を７にしてある程度広い面積をプリントする例
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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